应力疲劳曲线演示文稿

应力疲劳曲线演示文稿当前第1页\共有33页\编于星期三\22点应力疲劳曲线当前第2页\共有33页\编于星期三\22点载荷谱特征描述StressRangeMeanStressStressRatioWhataretheimportantparameterstocharacterizeagivencyclicloadinghistory?Stressamplitude当前第3页\共有33页\编于星期三\22点特例载荷谱特征描述恒幅循环载：R=-1Sa=Smax=SS-N曲线是材料的基本疲劳性能曲线寿命N定义为到破坏的循环次数当前第4页\共有33页\编于星期三\22点S-N曲线的一般形状及若干特性值寿命为N循环的疲劳强度疲劳极限Sf(R=-1)或S-1基本S-N曲线(R=-1)当前第5页\共有33页\编于星期三\22点S-N曲线的一般形状及若干特性值基本S-N曲线(R=-1)当前第6页\共有33页\编于星期三\22点幂函数SmN=CLgS=A+BLgNA=LgC/m双对数lgSlgN指数式ems

N=CS=A+BLgNA=LgC/mLge单对数SlgN三参数式(S-Sf)m

N=CB=-1/mB=-1/mLge

lgSlgNS-N曲线的数学表达式基本S-N曲线(R=-1)张亚军，S-N疲劳曲线的数学表达式处理方法探讨，理化检验-物理分册，2007年43卷11期，563-565S=CNn当前第7页\共有33页\编于星期三\22点讨论应力比R的影响，实际上是讨论平均应力Sm的影响。R=-1，对称循环时的S-N曲线，是基本S-N曲线R-1？平均应力的影响(R-1)证明上式当前第8页\共有33页\编于星期三\22点R=-1R<-1R>-1基本S-N曲线在实践中，用喷丸、冷挤压和预应变等方法，在高应力细节处引入压缩残余压应力，是提高疲劳寿命的有效措施。平均应力的影响(R-1)当前第9页\共有33页\编于星期三\22点R=-1Sa=0(1-R)Sm=(1+R)SaR=1Sm=0Sa可调整静载荷平均应力的影响(R-1)当前第10页\共有33页\编于星期三\22点平均应力的影响(R-1)根据三角形相似Goodman公式GoodmanformulapresenttherelationshipbetweentheR≠-1withR=-1.当前第11页\共有33页\编于星期三\22点

11GoodmanlinearGerberparabolicMarinquadratic/ellipticBagciKececioglu,ChesterandDodge平均应力的影响(R-1)当前第12页\共有33页\编于星期三\22点[解答]步骤1平均应力的影响(R-1)构件受拉压循环应力作用。已知Smax=800MPa,Smin=80MPa。材料的极限强度为Su=1200MPa。基本S-N曲线可用幂函数式Sm

N=C表达，其中C=1.5361025；m=7.314。试估算其疲劳寿命。例题[注意]S-N曲线主要针对R=-1得到的，对于应力比不等于1的应力循环，当我们计算其疲劳寿命时，需要采用Goodman公式进行转换当前第13页\共有33页\编于星期三\22点步骤2Goodmanlinearequation平均应力的影响(R-1)步骤3(次)当前第14页\共有33页\编于星期三\22点Example:A4340steelbarissubjectedtoafluctuatingaxialloadthatvariesfromamaximumof330kNtensiontoaminimumof110kNcompressionthemechanicalpropertiesofthesteelare:Determinethebardiametertogiveinfinitefatiguelifebasedonasafetyfactorof2.5Cylindricalcrosssectionofthebar=A,thevariationofstresswillbe当前第15页\共有33页\编于星期三\22点试估算其疲劳寿命。平均应力的影响(R-1)当前第16页\共有33页\编于星期三\22点平均应力的影响(R-1)一般而言，构件在应力水平Si下作用ni次循环下的损伤为其中：ni是在Si作用下的循环次数，由载荷谱给出。Ni是在Si作用下的循环到破坏的寿命，由S-N曲线确定。当前第17页\共有33页\编于星期三\22点Miner线性累计损伤理论若在k个应力水平Si作用下，各经受ni次循环，则可定义其总损伤为破坏准则为这就是最简单、最著名、使用最广的Miner线性累积损伤理论。Miner累计损伤，是与载荷Si的作用先后次序无关的。当前第18页\共有33页\编于星期三\22点1)已知设计寿命期间的应力谱型，确定应力水平。2)已知一典型周期内的应力块谱，估算使用寿命。对于承受变幅疲劳载荷的构件，应用Miner累积损伤理论，可解决下述二类问题，即：Miner线性累计损伤理论当前第19页\共有33页\编于星期三\22点PnMiner线性累计损伤理论当前第20页\共有33页\编于星期三\22点Miner线性累计损伤理论当前第21页\共有33页\编于星期三\22点S0.8S0.6S0.4S2.5104/S22.5104/0.64S22.5104/0.36S22.5104/0.16S2S2/2.51040.05S2/2.51040.10.64S2/2.51040.50.36S2/2.51045.00.16S2/2.5104(0.05+0.10.64+0.50.36+5.00.16)=1.0S=151(MPa)Miner线性累计损伤理论当前第22页\共有33页\编于星期三\22点(2)已知一典型周期内的应力块谱，估算使用寿命。Miner线性累计损伤理论(a)列表计算典型应力块(如一年)内的损伤和一般分析步骤(b)假定使用寿命为个典型周期(年，万公里，起落)年，则当前第23页\共有33页\编于星期三\22点线弹性断裂力学当前第24页\共有33页\编于星期三\22点当前第25页\共有33页\编于星期三\22点当前第26页\共有33页\编于星期三\22点当前第27页\共有33页\编于星期三\22点当前第28页\共有33页\编于星期三\22